TCP/IP Dr. Nehéz Károly egyetemi adjunktus Miskolci Egyetem Alkalmazott Informatikai Tanszék 2004.

Az előadások a következő témára: "TCP/IP Dr. Nehéz Károly egyetemi adjunktus Miskolci Egyetem Alkalmazott Informatikai Tanszék 2004."— Előadás másolata:

1 TCP/IP Dr. Nehéz Károly egyetemi adjunktus Miskolci Egyetem Alkalmazott Informatikai Tanszék 2004

2 Az informatikai háttér: a hardver és szoftver 1. Informatikai háttér –Mainframe PC 1.1 LAN (Local Area Network) definíció (IEEE): Olyan kommunikációs rendszer, amely lehetővé teszi, hogy számos független eszköz egymással közvetlenül kapcsolatot tartson, közepes kiterjedésű földrajzi területen belül, közepes sebességű, erre a célra telepített fizikai kommunikációs csatornán. –a.) A definíció fontosabb kifejezései: „… független eszköz egymással közvetlenül kapcsolatot tartson…” A lokális hálózat az egyenrangú kommunikációt támogatja. (peer to peer communication) Valamennyi eszköz ugyanolyan státusszal rendelkezik. Nincs centrálisan vezérelt kommunikáció.

3 b.) Az adatkommunikációs rendszer egy közepes kiterjedésű földrajzi területen helyezkedik el. Kiterjedése nem haladja meg a 10 km átmérőt. c.) Az adatátvitel egy erre a célra telepített fizikai kommunikációs csatornán keresztül zajlik. pl. sodort érpár, üvegszál (régen koaxiális kábel). d.) A kommunikációs csatorna közepes sebességű pl. 10 Mbps-100 Mbps. Kábel interface: hub, switch Bridge, router Hálózati topológiák: csillag, gyűrű, bus

4 Intranet szervezeten belül kapcsolja össze a számítógépeket és a hálózatokat. Előnye: hardver és szoftver ua., mint a www esetén. Papírnélküli kapcsolat globális környezetben. web applicationsdistributed objectslegacy systems OO distributed applications three-tiered architecturesdata architectures data allocationlegacy data access mediation technologies Web Access to Corporate Information ????????????????? Az új alkalmazási technikák rengetege

5 Vállalti információs rendszer szerepe és elemei Business Processes (üzleti folyamatok) Support business goals (üzleti célok támogatása) Applications (alkalmazások) Business aware support for business processes IT Platforms (Infrastructure) MiddlewareNetworksDatabase managers Transaction managers operating systems and hardware

6 A felhasználói rendszer adatok: D=(d1,d2,…) programok: P=(p1,p2,…) felhasználói megjelenítő programok: U=(u1,u2,…) Alkalmazások az adat, a feldolgozás és a felhasználói interface komponensek szempontjából: megosztott vagy centralizált. Data Processing User Data Processing User

7 Hatáskör /típus Csoport, osztály Vállalat Vállalatközi Tranzakció feldolgozás döntés előkészítés valós időben helyi leltár vállalti pénzforgalmi rendszer körzeti piaci információs rendszer vállalati data warehouse Pl. adatbázisok az interneten elektronikus kereskedelem az interneten csoport videokonferencia vállalati videokonferencia Megosztott multimédia az Interneten

8 On-line tranzakció feldolgozás –a műveleteket az adatok pillanatnyi értékével kell végezni –az adatokat gyakran és nagyszámú felhasználó változtatja –az adatokon elvégzett műveletek előre ismertek –magas adatintegritási és egyidejűségi követelmények –gyors válaszidő –egyszerre kis mennyiségű adat

9 Döntés előkészítés –a műveleteket az archivált adatokkal végzik –nem felhasználói programokhoz kötött adatok, hanem felhasználásközi integráció –Ad hoc lekérdezések, felhasználási célzattal –a felhasználók köre elsősorban a döntésre hivatottak –alacsony egyidejűségi követelmények –nem sürgető válaszidő –nagy a feldolgozásba bevont adatmennyiség

10 Valós idejű alkalmazások –életközeli alkalmazás –válaszidőre és az elérhetőségre vonatkozó követelmények nagyon szigorúak –az adatok többségét a gép operatív tárában kell tárolni a teljesítmény fokozása érdekében –az adatintegritási követelmény alacsony (az adatok nagyon gyorsan változnak)

11 TCP/IP modell nyitott rendszerek kommunikációjához TCP/IP egy protokoll készlet, együttműködő protokollok egy nagy csoportja Alapcél: Heterogén hálózatokat úgy lehessen összekapcsolni, hogy az egyes célállomások között több útvonal is legyen USA védelmi minisztériuma felkérésére fejlesztették ki. Eredeti neve (NCP - Network Control Protocol) Nem tulajdona senkinek, fejlődése nem köthető egy fejlesztő csoporthoz sem A TCP/IP az Internet elfogadott kommunikációs protokollja Nyilvánosan elérhető szabvány RFC-ként van publikálva (RFC – Request For Comments)

12 Request For Comments Feladata az internethez kapcsolódó szabványok dokumentálása www.internic.netwww.internic.net Bárki előterjeszthet új javaslatot (RFC), mivel a szabvány nem tulajdona senkinek Lehet javaslat, új ötlet ami megváltoztatja a TCP/IP működését, vagy teljesen új elemet is tartalmazhat A javaslatokat a IETF (Internet Engineering Task Force) vizsgálja meg Viták vizsgálódások után kerülhet csak új elem a szabványba RFC-re számmal hivatkozunk, minden számot csak egyszer használnak fel

13 TCP/IP szerkezeti felépítése

14 TCP/IP alkalmazási réteg Alkalmazások és szolgáltatások ezen keresztül férnek hozzá a hálózathoz A Windows Socket felület –Sok különböző TCP/IP alkalmazás és protokollkészlet közötti kommunikációt tesz lehetővé –TCP/IP referenciamodell tetejéhez közel lehetőséget biztosít alkalmazások és protokollok fejlesztéséhez A NetBIOS felület – windows szolgáltatások és alkalmazások alkalmazzák –a három elsődleges feladata: NetBIOS névfeloldás NetBIOS Datagram szolgáltatás NetBios Session szolgáltatás

15 TCP/IP alkalmazási réteg NetBIOS Datagram szolgáltatás Felelős a broadcast és kapcsolat nélküli adatcsomagok küldéséért és fogadásáért. –az adatmozgás összeköttetés nélküli, ezért megbízhatatlan. Nincs rá garancia, hogy a célállomás megkapja a küldött információt. A küldő nem vár megerősítést adat célba érését követően. NetBIOS Session szolgáltatás Kétirányú, megbízható kapcsolaton keresztül küld és fogad adatokat Session: kétirányú összekötés Két, egymással kommunikálni kívánó gép jelzi, a kommunikációs igényt, és megállapodnak egymással, hogy melyik porton vagy socketen keresztül kívánják ezt véghezvinni

16 TCP/IP alkalmazási réteg Transport Driver Interface (TDI) Microsoft TCP/IP specifikus programozási felület A viszonyréteg (session layer) és a szállítási réteg (transport layer) protokolljait kapcsolja össze Lehetővé teszi, hogy a programozó úgy hozzon létre egy összetevőt a viszonyrétegben, hogy nem kell ismernie az alatta lévő szállítási réteget.

17 TCP/IP szállítási réteg Ez a réteg felel a számítógépek közötti pont-pont kommunikációért Funkciói: visszajelzések biztosítása, a folyamatvezérlés, a csomagok sorrendben történő küldése, a csomagok újraküldése TCP vagy UDP-t használ –TCP-t általában akkor használják, ha az alkalmazásnak nagy mennyiségű adat mozgatására van szüksége. –UDP-t használnak, ha csak kis mennyiségű adatra van szükség és nincs szükség visszaigazolásra Transmission Control Protocol (TCP) –Kapcsolatorientált sessiont hoz létre, más szóval virtuális hálózatot két gép között –Háromlépéses kézfogás elve 1.A kezdeményező ügyfél küld egy csomagot a kiszolgálónak, melyben megadja azt a portszámot, amit a kommunikáció során használni kíván. Továbbítja az ügyfél kezdeti (ISN) sorszámát. 2.A kiszolgáló válaszol a saját ISN számával, majd visszaigazolásként egyel megnöveli az ügyfél ISN számát, és visszaküldi azt. 3.Az ügyfélnek vissza kell küldenie a kiszolgáló egyel megnövelt ISN számát.

18 TCP/IP szállítási réteg Transmission Control Protocol (TCP) (folytatás) –Minden TCP csomag, ami kettőjük között mozog, tartalmazza a forrás és a cél portszámot, egy számot a csomagok sorrendjének megkülönböztetéséhez, ellenőrző összeget, visszaigazoló számot ami a megérkezett csomagokat azonosítója. A csomag tartalmazza a TCP csúszókeret (Sliding Window) méretét is, azaz hány csomagot küldhet, biztosítva ezzel a gépek közötti folyamatos forgalmat. (a lassú modemet ezzel nem árasztja el adatokkal)

19 TCP/IP szállítási réteg Portok – hivatkozási pozíció –65535 port lehetséges –a szabványos TCP/IP alkalmazások az elso 1023 port valamelyikét használják. Ezeket a prtokat az Internet Assigned Numbers Authority (IANA) adja ki. –Pl: A ‘telnet’ a 23-as portot használja. A http a 80-as porton van. Socket –A portszám és az IP cím együttesen Csúszókeret –Sliding Windows –A küldő és fogadó gépeken levő TCP gyorsítótár (puffer) méretét jelöli, azaz hány további csomag küldhető el egy adott csomag visszaigazolásának megérkezése előtt

20 TCP/IP szállítási réteg User Datagram Protocol (UDP) –Kapcsolat nélküli protokoll. –UDP nem ellenőrzi, megkapta e a célállomás az adatokat. –UDP-t használó alkalmazások csak kis mennyiségű adatot küldenek. –Például ezt használja: a NetBIOS névszolgáltatás, NetBIOS Datagram szolgáltatás. –Szintén portszámokat használ. –UDP portszámok függetlenek a TCP portszámoktól, egyes szolgáltatások képesek fennakadás nélkül használni ugyanazt a portszámot.

21 TCP/IP internet réteg Adattovábbítást biztosít különböző hálózatok között. Routerek (útválasztók) ezen a szinten működnek Internet Protocol (IP) –Kapcsolat nélküli protokoll, adatcsomagokat használ egyik hálózatból a másikba történő adattovábbításhoz; –Nem vár visszaigazolásokat, hiszen ez a felsőbb szintek feladata; –Példa: ha egy alkalmazás UDP-vel kommunikál a TCP/IP felett, akkor magának az alkalmazásnak kell megbizonyosodni arról, hogy a csomagok elértek-e a címzetthez, és a sorrendjük helyes; –IP csomagok tartalmazzák a forrás és cél címét, egy protokoll azonosítót, ellenőrző összeget, és TTL értéket; –TTL megadja a csomag hány lépés óta van a hálózaton. Ezzel megelőzhető, hogy hibás csomagok mozogjanak a hálózaton.

22 TCP/IP internet réteg Internet Protocol (IP) (folytatás) –Ha a cél helyi, akkor a hardvercímet az ARP adja meg –Ha a cél távoli, akkor a helyi útvonaltáblázatban megnézi névhez vezető utat. Ha nem létezik ismert út, akkor továbbküldi a helyi útvonalválasztóhoz. Address Resolution Protocol (ARP) –Az IP címekhez tartozó hardvercímekért felelős (MAC – 6 számjegy), –ARP először ellenőrzi saját gyorsítótárát, ha szerepel benne az IP-hez tartozó MAC akkor közvetlenül elküldi a célgéphez a csomagot, –ha nem, akkor broadcast üzenetet küld az alhálózatra, –Ha nincs válasz, akkor az alapértelmezett átjáróra (gateway) küldi tovább a kérést.

23 TCP/IP internet réteg Internet Control Message Protocol (ICMP) –Magasabb szintű protokollok használják az adatforgalommal kapcsolatos helyzetjelentések továbbítására –Általában két útvonalválasztó között használatos annak megállapítására, hogy milyen gyorsan folyik közöttük a kommunikáció –Ha az adatok túl gyorsan jönnek, akkor ezzel lassítható és szinkronizálható a kommunikáció Internet Group Management Protocol (IGMP) –A helyi hálózat gépei ezen keresztül jegyzik be magukat egy csoportba. –A helyi hálózat útválasztói foglalkoznak a csoportinformációkkal –Hasznos lehet csoportos küldés (multicasting) esetén –Microsoft NetShow is ezt használja. Használható: találkozók rendezvények lebonyolítására az interneten.

24 TCP/IP hálózati csatoló réteg Felelős az IP datagramok (csomagok) célba juttatásáért Az ARP-vel szorosan együttműködik a MAC címek megállapítása miatt Készít egy hálózat specifikus keretet: Ethernet, Token Ring, ATM… A keretek között elhelyezi a küldeni kívánt adatokat és elküldi